Микрокремнезем 1

Микрокремнезем обозначается по крайней мере 17 различными названиями.

В научном мире термин “конденсированные пары кремнезема” сейчас применяется по отношению к парам, получаемым из целого ряда сплавов. Большинство исследований влияния этих материалов на бетон посвящено концентрированным парам кремнезема, для обозначения которых стал общепринятым термин “микрокремнезем”. Для удобства в данном тексте материалы, представляющие особый интерес для бетонной промышленности, будут называться “микрокремнезем”.

Альтернативные названия микрокремнезема

• Кремнеземистая мука*
• Кремнеземистая пыль*
• Кремнеземистые пары
• Пары кремнезема
• Летучий кремнезем
• Кремнезем из электродуговых печей
• Пирогенный кремнезем
• Конденсированные пары кремнезема

* термин, используемый для природного кремнезема

Описание

Микрокремнезем – высокоактивная минеральная добавка в цемент и бетон. Образуется в процессе выплавки сплавов кремния (ферросилиция) в виде аэрозоля. После окисления и конденсации некоторая часть моноокиси кремния образует чрезвычайно мелкий продукт в виде шарообразных частиц с высоким содержанием аморфного кремнезема со средней удельной поверхностью около 20 кв. м/г.

Средний размер гранул составляет около 0,1 микрона, то есть в 100 меньше среднего размера зерна цемента.

Преимущества использования микрокремнезема

• Стойкость к истиранию
• Уменьшенный до 200-450 кг/м3 расход цемента
• Высокая прочность (прочность на сжатие 60-80 МПа) и сверхвысокопрочные (прочность на сжатие выше 80 МПа) бетоны, в т.ч. мелкозернистые
• Бетоны с высокой ранней прочностью при твердении в нормальных условиях (25-40 МПа в 1 сут)
• Высокоподвижные (литые, самоуплотняющиеся) бетонные смеси повышенной связности - нерасслаиваемости
• Повышенная антикоррозионная стойкость. Добавление МК снижает водопроницаемость на 50%, повышает сульфатостойкость на 100%
• Низкая проницаемость для воды и газов W12-W16
• Морозостойкость F200-F600 (до F1000 со специальными добавками)
• Повышенная долговечность (стойкость к сульфатной и хлоридной агрессии, воздействию слабых кислот, морской воды, повышенной до 400 С температур и морозостойкости).

Использование микрокремнезема в сборном бетоне позволяет уменьшить сечения некоторых элементов, облегчая их транспортировку и монтаж. МК обеспечивает более длительную жизнеспособность жидких растворов, облегчает перекачивание смеси, придает коррозионную стойкость. При использовании МК достигаются наивысшие характеристики высокопрочного бетона, легкого бетона, торкретбетона и бетона с пониженной водопроницаемостью.

Виды и марки.

В мировой практике микрокремнезем поставляют потребителям преимущественно в двух отпускных формах, а именно в виде сухого порошка и водной суспензии. В России в настоящее время микрокремнезем поставляется в виде сухого порошка, упакованного в биг-бэги (мягкие контейнеры).

В соответствии техническим условиям (ТУ 5743-048-02495332-96) микрокремнезем, в зависимости от содержания в нем диоксида кремния (SiO₂), разделяется на следующие марки:

• неуплотненный - МК-85, МК-65, насыпная плотность 150...250 кг/м³
• уплотненный - МКУ-85, МКУ-65, насыпная плотность 450...650 кг/м³
• в виде суспензии - МКС-85.

Цифровой индекс в маркировке указывает на минимально допустимое количество SiO₂.

Применение

Микрокремнезем можно назвать многоцелевой добавкой к цементу и бетону. Благодаря своим свойствам, микрокремнезем активно используется в производстве сухих строительных смесей, бетона, пенобетона, цемента, керамик, облицовочных плит, черепицы, огнеупорных масс, резины. Применяется в мостостроении, дорожном строительстве, при возведении жилых и производственных объектов, плотин и дамб, буровых платформ и скважин, коллекторных трасс. В частности микрокремнезем используется для получения особо прочных бетонов. Эффект прочности получается при заполнении пустот между частицами цемента микрокремнеземом. Причем сцепление гораздо лучше, чем с другими минеральными добавками такими, как котельный и доменный шлак, цеолитовый туф. Получается, что микрокремнезем - высокореакционный пуццолан, способствующий получению более долговечного и прочного цементного камня. На практике 1кг микрокремнезема дает такой же эффект прочности, как и 4-5 кг обычного портландцемента. Улучшаются такие характеристики бетона, прочность сцепления, прочность на сжатие, химическая стойкость, морозостойкость и износостойкость, и значительно снижается проницаемость. Все это удлиняет срок службы бетона.

Наша компания уже более 15 лет активно развивает отечественный рынок микрокремнезема. За это время нами была проделана огромная работа. Если в начале 2000-х годов 80 % специалистов, ответственных за развитие завода по производству бетона, сухих смесей или другого профильного предприятия, не знали что такое микрокремнезем, то сейчас ситуация кардинальным образом изменилась и продолжает меняться. Благодаря опыту полученному за эти годы мы можем порекомендовать применять микрокремнезем по следующим наиболее рациональным направлениям:

• при изготовлении несущих и ограждающих конструкций для транспортного, промышленного и гражданского строительства, в том числе подземных и гидротехнических сооружений;
• при воздействии монолитных железобетонных массивов с модулем поверхности менее 3, к которым предъявляются требования обеспечения пониженной кинетики тепловыделения;
• при изготовлении конструкций из бетонов низкой проницаемости (марок по водонепроницаемости W16…W20), повышенной коррозийной стойкости без "вторичной" защиты и морозостойкости при одновременном обеспечении высокой прочности;
• при изготовлении конструкций из бетонов высокой (классы В45-В60) и сверхвысокой (классы выше В60) прочности из пластичных бетонных смесей;
• при необходимости обеспечения высокой ранней прочности (на уровне 25-30 МПа в возрасте 1-2 суток), достаточной для распалубки конструкций и их нагружения;
• при возведении специальных конструкций с использованием высокопластичных нерасслаивающихся бетонных смесей;
• при воздействии преднапряженных железобетонных конструкций с учетом возможности ранней передачи напряжений с арматуры на бетон;
• при устройстве высокоплотных и прочных защитных покрытий методом пневмобетонирования ("мокрого" торкретирования) и при ремонтно-восстановительных работах на ответственных сооружениях;
• при воздействии уникальных конструкций и сооружений из высокопрочного и сверхвысокопрочного дисперсно-армированного бетона (фибробетона);
• при устройстве сооружений из бетона сверхнизкой проницаемости для консервации и захоронения отходов, в том числе радиоактивных.

Применение микрокремнезема позволяет получать в реальном производстве бетоны с расходом цемента 200-450 кг/м³ и следующими характеристиками: марочная прочность - М300-М1000; водонепроницаемость - W12-W16; морозостойкость - F200-F600 и до F1000 со специальными добавками; коррозионная стойкость - не ниже чем на сульфатостойком цементе.

При использовании микрокремнезема появляется возможность экономить до 45% цемента в бетонах без потери их технологических свойств.